Präzisionsmontage

In der Präzisionsmontage werden Bauteile mit einer Genauigkeit von einigen Mikrometern oder weniger montiert. Typische Anwendungsgebiete sind Produkte in der Medizintechnik, im Bereich mikromechanischer Systeme (MEMS) und optischer Systeme. Konventionelle Roboter und entsprechende Peripherie stoßen bei derart hohen Genauigkeitsanforderungen an ihre Grenzen. Das Institut für Montagetechnik und Industrierobotik entwickelt neuartige Montagestrategien und -prozesse, um diesen hohen Anforderungen gerecht zu werden.

In der Präzisionsmontage werden Bauteile mit einer Genauigkeit von einigen Mikrometern oder weniger montiert. Typische Anwendungsgebiete sind Produkte in der Medizintechnik, im Bereich mikromechanischer Systeme (MEMS) und optischer Systeme. Konventionelle Roboter und entsprechende Peripherie stoßen bei derart hohen Genauigkeitsanforderungen an ihre Grenzen. Das Institut für Montagetechnik und Industrierobotik entwickelt neuartige Montagestrategien und -prozesse, um diesen hohen Anforderungen gerecht zu werden.

Präzisionsmontage bezeichnet den Prozess, bei dem Bauteile oder Komponenten mit höchster Genauigkeit und Sorgfalt montiert werden. Diese Präzision ist insbesondere bei optischen Sensoren oder empfindlichen medizintechnischen Komponenten von entscheidender Bedeutung. Die Anforderungen an die Montagegenauigkeit sind dabei so hoch, dass die Aufgaben reproduzierbar nur mit maschineller Unterstützung durchgeführt werden können. Daher befasst sich das match mit der Entwicklung von Gerätetechnik für die Präzisionsmontage: Spezielle Greifer, hochgenaue Handhabungsgeräte und prozessspezifische Messkonzepte werden entwickelt und implementiert.

Für eine hochpräzise Montage ist jedoch nicht nur eine präzise Gerätetechnik erforderlich. Auch der Montageprozess muss optimal an das jeweilige Produkt angepasst werden. Besonders das automatisierte Kleben steht dabei im Fokus der Montageprozessentwicklung. Grundsätzlich eignet sich das Kleben für viele Mikro- und Präzisionsmontageaufgaben. Voraussetzung dafür ist jedoch eine robuste und präzise Prozessführung. Andernfalls können beispielsweise Spannungen durch Klebstoffschrumpfung zu Verzügen der Bauteile und letztendlich zu fehlerhaften Produkten führen. Durch eine ganzheitliche Betrachtung können Produkt, Prozess und Gerätetechnik optimal aufeinander abgestimmt werden, wodurch Probleme frühzeitig erkannt und vermieden werden können.

Das match setzt die Schwerpunktforschung sowohl für Industriepartner als auch in öffentlich geförderten Projekten um. Im Exzellenzcluster PhoenixD liegt der Fokus auf der Ausrichtung von optischen Komponenten. Die Qualität des Montageprozesses kann jedoch nur durch eine parallele Betrachtung aller Fertigungsprozesse erreicht werden. Daher spielen Datenverarbeitung und vernetzte Produktion in dieser Anwendung eine immer größere Rolle. Durch integrierte Sensortechnik werden Informationen zur Optimierung einzelner Teilprozesse, des Prozessablaufs und der Komponenten gesammelt.

Forschungsprojekte

  • Montagestation auf Basis eines magnetischen Levitationssystems
    Um eine kosteneffiziente Fertigung optischer Komponenten bzw. integrierter optischer Systeme zu ermöglichen, verfolgt PhoenixD den Ansatz eine Produktionsmatrix auf Basis eines Levitations-Transportsystems umzusetzen. Ziel ist es, die Mover neben dem Transport zwischen den Fertigungsstationen ebenfalls als funktionale Einheit innerhalb der Stationen zu nutzen. Das match erforscht und entwickelt hierfür eine integrierte Montagestation.
    Team: Lars Binnemann
    Jahr: 2021
    Förderung: DFG (PhoenixD)
  • Montage photonisch integrierter Systeme
    Der Forschungszusammenschluss des Exzellenzclusters PhoenixD verfolgt das Ziel, konventionelle und komplexe Hochleistungsoptiken in intelligenten, miniaturisierten und adaptiven optischen Systemen zu integrieren. Hierbei forscht das match an neuartigen Konzepten und Prozessen zur Präzisionsmontage von optischen Systemen.
    Team: Niklas Terei
    Jahr: 2021
    Förderung: DFG (PhoenixD)
  • Self-Assembly
    Der Forschungsbereich Self-Assembly befasst sich mit der Entwicklung von selbst montierenden bzw. selbst positionierenden Systemen. Durch das spezifische Design entsteht ein energetisches Potentialfeld, das auf die Bauteile einwirkt und an die Montageposition zieht. Eine Handhabung der einzelnen Komponenten ist nicht mehr zwingend erforderlich, was neue Anwendungsfälle, wie z.B. berührungslose Montage, ermöglicht.
    Team: Martin Stucki
    Jahr: 2019
    Förderung: DFG (PhoenixD)
    Self-Assembly_Chip Self-Assembly_Chip
  • PhoenixD
    Das Exzellenzcluster PhoenixD vereint verschiedene Fachbereiche aus Optikdesign, Optiksimulation und der Optikfertigung, mit dem Ziel, intelligente, kompakte und adaptive optische Systeme zu entwickelt. Das match übernimmt in diesem Zusammenhang Präzisionsmontageaufgaben und befasst sich intensiver mit der voll prozessintegrierten Bauteilausrichtung via Self-Assembly sowie der Entwicklung neuartiger Montagekonzepte.
    Team: Martin Stucki, Rolf Wiemann, Niklas Terei, Lars Binnemann
    Jahr: 2019
    Förderung: DFG
  • Präzisionsmontage
    Egal ob Sensoren, Herzschrittmacher oder Uhrwerke: Überall wo Teile sehr genau montiert werden müssen, stoßen konventionelle Roboter und entsprechende Peripherie an ihre Grenzen. Das match forscht in diesem Bereich an neuen Lösungen und Strategien, um zuverlässige und wirtschaftliche Präzisionsmontageprozesse umzusetzen.
    Team: Martin Stucki, Rolf Wiemann, Niklas Terei, Lars Binnemann
    Jahr: 2018
    Förderung: Grundfinanzierung
  • Methoden zur Automatisierung von Handhabungsprozessen unter kryogenen Umgebungsbedingungen
    Im Rahmen des von der DFG geförderten Projektes „Methoden zur Automatisierung von Handhabungsprozessen unter kryogenen Umgebungsbedingungen“ werden am match in Kooperation mit dem Fraunhofer-Institut für Biomedizinische Technik (IBMT, Sulzbach/Saar) Ansätze zur Automatisierung der Handhabungsprozesse in Biobanken für die Kryokonservierung im Temperaturbereich unterhalb von -130°C erforscht.
    Team: Philipp Jahn
    Jahr: 2017
    Förderung: DFG

Aus dem Institut für Montagetechnik und Industrierobotik

Videos aus unserer Forschung